超臨界“W”火焰爐啟動中壁溫超限控制

杜 杰

（中電電力檢修工程有限公司，上海 200086）

0 引言

越南某電廠#1機組采用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產(chǎn)的620MW鍋爐，機組調(diào)試期間經(jīng)常出現(xiàn)過熱器、再熱器壁溫超限的問題。通過調(diào)試期間的調(diào)整和優(yōu)化，使上述問題得到了緩解或消除。

1 鍋爐的設計特點

越南某電廠#1機組采用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產(chǎn)的620MW鍋爐，型號為DG1987/25.3-Ⅱ12型，超臨界參數(shù)、變壓直流爐、W型火焰燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次中間再熱、露天布置、全鋼架構架、尾部雙煙道、燃用越南本地無煙煤、垂直管圈水冷壁。鍋爐以最大連續(xù)出力工況（BMCR）為設計參數(shù)，配 6臺雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺磨煤機帶4只雙旋風煤粉燃燒器，24只煤粉燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上；前、后墻水冷壁上部布置有26個燃燼風調(diào)風器。

1.1 鍋爐技術規(guī)范（見表1）

1.2 鍋爐衛(wèi)燃帶布置

該廠煤質(zhì)灰份較高，揮發(fā)份較低，屬于極難著火和極難燃盡的越南無煙煤，為保證滿足本項目鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負荷不大于40%RO（設計煤種）的要求，在爐內(nèi)拱部區(qū)域敷設有924m2衛(wèi)燃帶。衛(wèi)燃帶布置位置如圖1所示。

1.3 鍋爐使用的越南煤入爐煤質(zhì)檢測報告（見表2）

2 壁溫超限原因分析

在機組啟動過程中發(fā)現(xiàn)，因鍋爐水冷壁吸熱量相對較少，蒸發(fā)量較低，爐膛出口溫度高，極易造成屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器超溫。以下根據(jù)機組啟動的運行數(shù)據(jù)，整理分析機組啟動過程中鍋爐受熱面超溫的原因。

圖1 原設計衛(wèi)燃帶圖（陰影區(qū)域為鍋爐衛(wèi)燃帶的布置圖及尺）Fig.1 Original design of the fire belt diagram (shadow area for the boiler and combustion belt layout map and ruler)

表1 鍋爐技術規(guī)范Table 1 Technical specification for boilers

2.1 汽水方面

1）由于直流爐對給水品質(zhì)要求較高，且鍋爐正常運行后不能進行定期排污，所以點火初始階段要對鍋爐進行沖洗，經(jīng)分離器分離出的熱水并未全部進入水冷壁再次參與循環(huán)，而是有一部分排到疏水擴容器或循環(huán)到冷凝器中，帶走了部分熱量損失，以致蒸發(fā)量偏小。

2）為了保證水冷壁的水循環(huán)安全，必須建立一定的啟動流量。

3）為了滿足汽輪機沖轉(zhuǎn)對蒸汽流量、壓力、溫度的要求，燃料量必須滿足要求，廠家說明書中冷態(tài)開機沖轉(zhuǎn)參數(shù)壓力要求高，溫度低。在機組幾次并網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)前墻上部水冷壁最高溫度均在300℃左右，此工況機組為定壓模式，壓力設定值為8.73Mpa，對應的汽水飽和溫度為300℃，說明在此工況下水冷壁蒸發(fā)量相對較少。

4）啟動時由于進入省煤器的給水溫度低，使得進入水冷壁的水溫低，欠焓大，降低了水冷壁的產(chǎn)汽量，進入過熱器的蒸汽量減少，使得過熱器出口主蒸汽溫度上升。

5）過熱器一、二級減溫水取自省煤器出口，噴水與蒸汽的壓差比傳統(tǒng)系統(tǒng)的壓差小。當主蒸汽流量小時，其壓差更小，噴水減溫無效果，使得主蒸汽溫度難以控制。

2.2 鍋爐燃燒及受熱面吸熱方面

1）汽機沖轉(zhuǎn)時鍋爐全燒油運行，水冷壁的輻射吸熱低，對流受熱面尤其是屏式過熱器吸熱量過大，從而使得主蒸汽溫度高。

2）機組啟動過程中，燃用煤是越南本地的無煙煤，此煤種揮發(fā)份非常低。第一臺制粉系統(tǒng)投用時，爐膛溫度較低，大部分煤粉初期很難著火，隨著燃燒的加強及燃料的增加，部分煤粉開始燃燒，但煤粉燃燒及燃盡的相對滯后，造成爐膛出口溫度高。

3）下爐膛基本上被衛(wèi)燃帶覆蓋，水冷壁吸熱量較低。由于屏式過熱器是半輻射、半對流的換熱特性，隨著磨煤機的投入，火焰中心高度、爐膛溫度對屏式過熱器吸熱量影響較大，易造成超溫[3]。

3 超臨界W火焰爐在啟動過程中抑制超溫的主要措施

1）控制給水流量。開大爐水循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥360保證最低給水流量，361閥盡量關閉，熱水盡量不外排，提高水冷壁的產(chǎn)汽量。

2）盡最大可能提高給水溫度，減少預熱段，增加蒸發(fā)段。開大除氧器輔汽加熱調(diào)門；高、低壓加熱器隨機滑壓啟動，#2高加提前投入運行。

3）加強鍋爐燃燒調(diào)整，增強水冷壁吸熱量。

表2 鍋爐使用的越南煤入爐煤質(zhì)檢測報告Table 2 Report on coal quality inspection of vietnamese coal furnace used in boiler

◆ 調(diào)整好二次風擋板開度及爐膛負壓，在燃料順利著火并充分燃燒的基礎上，總的原則是使整個爐膛下部風少，爐膛上部風多，增大火焰的下沖[1]。

◆ 提前暖磨，保證磨煤機出口風粉溫度。磨煤機盡量提前暖磨，保證磨煤機的筒體暖透。

◆ 適當提高動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，提高煤粉顆粒細度，煤粉著火提前，爐膛出口煙溫降低[2]。

◆ 加強鍋爐配風調(diào)整，針對燃燒特別不好的位置，增投對應位置的油槍。定時切換油槍，使整個爐膛受熱均勻。

◆ 降低鍋爐總風量（保持35%BMCR左右即可），以提高爐膛燃燒區(qū)域溫度。

4）機組并網(wǎng)前開大高壓旁路，增加蒸汽的流通量。機組并網(wǎng)后，鍋爐熱負荷和機組電負荷要同步增加。由于燃燒反應的遲滯性，等主蒸汽壓力上漲才去增加電負荷，易造成超溫。

5）減溫水控制。由于減溫器前后差壓小，減溫水噴不進去，在啟動過程中可保持減溫水全開，監(jiān)視噴水減溫后溫度（至少高于飽和溫度10℃以上，可參看分離器溫度）。

6）煙氣擋板調(diào)整。初期燃燒不充分，低過、低再易超溫，注意煙氣擋板的調(diào)節(jié)。過熱與再熱煙氣擋板反向動作，其開度和為120%。再熱汽溫度主要通過再熱煙氣擋板調(diào)節(jié),由于煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫滯后時間較長（20min～30min），故需在投磨前提前將再熱煙氣擋板關小，投磨時根據(jù)燃燒與汽溫的變化適當開啟再熱汽噴水減溫。

7）停爐前進行全爐膛吹灰，保證受熱面的清潔度，為機組再次啟動做好準備。

4 結語

超臨界“W”型火焰鍋爐燃用極難著火和極難燃盡的無煙煤，出于加強煤粉著火和燃盡的考慮，并且盡可能降低不投油穩(wěn)燃負荷水平，在爐內(nèi)水冷壁拱部燃燒器區(qū)域敷設有一定面積的衛(wèi)燃帶，以保證無煙煤的穩(wěn)定燃燒和高效燃盡。本項目煤質(zhì)灰份較高，揮發(fā)份較低，屬于極難著火和極難燃盡的越南無煙煤，為保證滿足本項目鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負荷不大于40%RO（設計煤種）的要求，在爐內(nèi)拱部區(qū)域敷設有924m2衛(wèi)燃帶，大面積的衛(wèi)燃帶會造成機組啟動過程中鍋爐水冷壁吸熱量相對較少，爐膛出口溫度高，機組啟動過程中出現(xiàn)屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器壁溫超限。本文主要結合鍋爐運行特性通過加強鍋爐燃燒和增加給水蒸發(fā)量等方法解決了壁溫超限這一問題。